ThErmischE GAsABrEchNuNG

Energie- und Wasserversorgung Kirchzarten GmbH | Hauptstraße 24 | 79199 Kirchzarten | www.ewk-gmbh.de
Thermische Gasabrechnung
Allgemeines
Die in der öffentlichen Gasversorgung in Deutschland verteilten
Brenngase nach DVGW-Arbeitsblatt G 260 (z .B. Erdgas) sind mittelbare Energieträger, bei denen die Energie in Form der brennbaren
Bestandteile chemisch gebunden ist. Bezugsgröße eines Abrechnungsverfahrens kann daher nur die Ermittlung und Bewertung
der in einem Abrechnungszeitraum gelieferten Energiemenge im
Normzustand sein. Festgelegt ist das Verfahren im DVGW-Arbeitsblatt G 685 „Gasabrechnung“.
Während die Wassermenge in m³ und die verbrauchte Energie in
Form von Wärme oder Strom in kWh direkt gemessen werden kann,
ist die durch ein Brenngas (Erdgas) bereitgestellte Energie nicht
direkt messbar, weil sie abhängig ist vom Volumen, dem Druck, der
Temperatur und von der chemischen Zusammensetzung des Gases,
aus der sich die temperaturabhängige Kompressibilität und der
Brennwert ergeben.
Diese Größen müssen am Übergabepunkt (Gaszähler) bekannt sein,
damit eine Abrechnung auf der Grundlage der gelieferten Energie
möglich ist. Folglich müssen sämtliche die Energie bestimmenden
Größen gemessen oder festgelegt werden.
Die Messung des gelieferten Gasvolumens im Betriebszustand Vb
erfolgt im Haushaltsbereich in der Regel durch den Einsatz eines
geeichten Balgengaszählers (Volumenmessung).
Am Messort werden in der Regel Gasdruckregelgeräte eingesetzt.
Diese halten den Druck innerhalb der vorgegebenen Eichfehlergrenzen konstant. Sie schaffen einen definierten Bezugsdruck für
die Volumenanzeige des verwendeten Gaszählers und ermöglichen
so eine Umrechnung auf den Normzustand des durch den Zähler
geströmten Gases ohne besondere messtechnische Erfassung des
Gasdruckes.
Die gesetzlichen Regelungen in Deutschland schreiben vor, dass
für die Ermittlung der relevanten Messgrößen grundsätzlich Eichpflicht besteht.
Berechnungsverfahren für die thermische Energie
Die Abrechnung von geliefertem Brenngas erfolgt auf der Grundlage der im Brenngas chemisch gebundenen thermischen Energie. Die thermische Energie von Gas ist diejenige Energie, die beim
Verbrennen einer bestimmten Gasmenge frei wird. Sie wird in
Kilowattstunden angegeben, die Bezugsbasis für die Abrechnung
ist dabei der Normzustand. Dazu wird der für die Abrechnung relevante Brennwert des Gases bestimmt (Normzustand) und das gelieferte Gasvolumen (Betriebszustand) mit einem Gaszähler gemessen.
Das Verhältnis zwischen dem Gasvolumen im Betriebszustand
(= Messgröße) und dem Gasvolumen im Normzustand (= Abrechnungsgröße) wird durch die Zustandszahl Z beschrieben. Sie ermöglicht die Berücksichtigung von individuellen Spezifikationen des
Versorgungsnetzes und geographischer Gegebenheiten an der
Messstelle beim Kunden. Damit kann die gelieferte thermische
Energie für jeden Kunden individuell eindeutig und einheitlich
bestimmt werden.
Berechnung
Q = Vn · H s,n
Vn= Vb · z
Tn
peff + pamb – p · ps 1
z= · ·
K
T
pn
T = Tn + t
damit ergibt sich:
Tn
peff + pamb – p · ps 1
Q = Vb · H s,n · ·
·
pn
K
Tn + t
Annahmen dabei:
(1)Für Erdgas gilt im Allgemeinen: p · ps = 0
(Partialdruck des Wasserdampfes)
(2)Bei Effektivdruck im Gaszähler von 0,001 bar < p e < 1,000 bar:
K=1
(3)pamb = 1016 mbar – (0,12 · H [m]); dabei ist H die mittlere Höhe
der Höhenzone
Näherungsverfahren zur Berechnung der thermischen Energie
(peff > 1,000 bar)
Wird ein Betriebsvolumen mit einem Effektivdruck des Gases am
Messort von mehr als 1 bar gemessen, dann sind zur exakten Bestimmung der gelieferten Gasmenge im Normzustand Messgeräte zur
Mengenumwertung einzusetzen. Diese Messgeräte werten unter
Berücksichtigung der realen Zustände (Gastemperatur, Gasdruck,
Gaszusammensetzung) das gemessene Betriebsvolumen in Normvolumen um. Die exakte Bestimmung der gelieferten Gasmenge im
Normzustand ist in der G 486 „Realgasfaktoren und Kompressibilitätszahlen von Erdgasen“ ausführlich beschrieben. Dieses Verfahren
ist sehr aufwändig.
Näherungsweise kann mit folgenden Annahmen hinreichend genau
berechnet werden:
Annahmen dabei:
(4)Bei Effektivdruck im Gaszähler von 1,000 bar < p e < 5,000 bar:
K ≈ 0,99
(5)Bei Effektivdruck im Gaszähler von 5,000 bar < p e < 10,000 bar:
K ≈ 0,98
(6)Bei Effektivdruck im Gaszähler von p e > 1,000 bar:
K=1–
peff + pamb
450 bar
Die exakte Berechnung der gelieferten Gasmenge im Normzustand
erfolgt unter Anwendung des Approximationsverfahrens „StandardGERG-88-Virialgleichung zur Berechnung von Realgasfaktoren und
Kompressibilitätszahlen“.
Legende
Formelzeichen & Beschreibung Einheit
Q
= Thermische Energie (kWh)
(Nm³)
Vn = Gasvolumen im Normzustand Vb = Gasvolumen im Betriebszustand (Bm³)
H s,n = Brennwert im Normzustand (Mittelwert) (kWh/Nm³)
z
= Zustandszahl (–)
T
= mittlere Gastemperatur = Tn + t (K)
= Normtemperatur = 273,15 K (entspr. 0° C) (K)
Tn t
= mittlere Gastemperatur = 15° C (festgelegt nach G 685) (° C)
p n = Normluftdruck = 1013,25 hPa (= 1,01325 bar) (bar)
pamb = Jahresmittelwert des Luftdrucks (Höhenzone) (bar)
(bar)
p eff = Effektivdruck des Gases am Messort p
= Relative Feuchte des Wasserdampfes (–)
ps = temperaturabhängiger Sättigungsdruck (bar)
des Wasserdampfes
K
= Kompressibilitätszahl (–)